基于车轮飞溅的汽车车身表面污染研究

摘要

随着社会的发展以及人们出行方式的改变，汽车已经超越了其交通工具的属性。人们在衡量其安全性、动力性以及燃油经济性的同时，也更加重视汽车的表面清洁度，希望车身表面不受泥水和尘土的污染。当汽车在积水或者泥泞路面行驶时，车轮旋转或者其他车辆会溅起污染物，这些污染物附着在车身表面不仅破坏车辆的整体外观，还会影响行车安全以及乘客的舒适性。泥土沉积于侧方后视镜或者前大灯会阻碍驾驶员获得良好的行车视野，附着于制动尾灯上会影响自身的被视认性，附着于车门把手会使驾乘人员进入车辆时手或衣物遭受污染。随着汽车电子技术的发展，车身外部装备的影像设备越来越多，保持摄像头的清洁对于维持系统的功能以及满足消费者的需求具有重要意义。另外，一些广告车辆车身张贴巨型图像用于商业宣传，如果车身表面被污染物覆盖，一方面不利于图像的展示，另外一方面会增加洗车的频率，增加汽车的使用成本。因此，探究车身表面污染形成的机理和抑制车身表面污染的措施具有重要的研究价值。
　　本文采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法，在对汽车周围的流场以及由车轮旋转溅起的颗粒适当假设的基础上，求解车身周围的气-固两相流场，对车身表面污染的过程进行预测。本文研究MIRA阶背轿车模型，选择非稳态的Realizable k-ε湍流模型，运用DPM在拉氏坐标系下对颗粒积分获得其运动轨迹，得到颗粒在车身表面的沉积浓度。本文探讨引起车身表面污染的途径，分析污染颗粒进入流场的方式和车轮飞溅的模式，在数值模拟仿真时设置合适的射流源，重点考察离散相的初始条件和边界条件，将获得的预测结果与试验结果进行比较，分析车身侧壁以及尾部污染的形成机理，根据车身表面不同部位表面清洁度要求不同，将侧壁和尾部进行区域划分，用Rc值来评价各区域的污染程度。根据污染颗粒在车身表面的沉积过程，提出控制污染形成的措施，在原车型上分别加装阻风板、轮腔挡板、挡泥板、车身侧裙和后扰流器等装置，分析上述五种改型方案对车身表面污染的改善程度，并讨论附加装置对气动阻力系数的影响。
　　汽车的表面清洁度直接影响汽车的整体外观、乘坐舒适性及行车视野，本文从空气动力学角度揭示汽车表面污染的过程并探索控制污染的措施，在减少车身表面污染方面提供一定的理论指导，也对车身降污附件的开发具有参考价值。

目录

声明

第1章 引言

1.1研究背景以及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与研究方法

第2章 计算流体力学相关理论基础

2.1 流体动力学的控制方程

2.2湍流模型

2.3 两相流理论及数值模拟方法

2.4 离散相颗粒运动理论

2.5 本章小结

第3章 汽车表面污染数值仿真及验证

3.1 汽车表面污染概述及车轮飞溅模式

3.2 汽车表面污染数值模拟

3.3 仿真结果展示与验证对比

3.4 本章小结

第4章 汽车表面污染分析及抑尘措施研究

4.1车身表面污染分析

4.2 抑尘措施研究

4.3 改型方案对气动阻力的影响

4.4 本章小结

第 5章 结论

5.1 研究总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果